盐穴非补燃压缩空气储能系统
盐穴非补燃压缩空气储能系统属于压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES),压缩空气储能对地理条件无特殊要求,建造成本和响应速度与抽水蓄能电站相当,使用寿命长,储能容量大,是一种具有推广应用前景的大规模储能技术。 国外已有两座大型CAES电站分别在美国和德国投入商业运行,多座电站正在建设之中。此外,多家研究机构及公司开展了该方面的研究,提出了许多创新性的CAES系统技术方案。
德国Huntorf CAES电站(左)和美国McIntosh CAES电站(右)
压缩空气储能系统 可利用低谷电、弃风电、弃光电等对空气进行压缩,并将高压空气密封在地下盐穴、地下矿洞、过期油气井或新建储气室中 ,在电网负荷高峰期释放压缩空气推动透平机(气轮机、涡轮机等)发电 。按照运行原理,压缩空气储能系统可以分为补燃式和非补燃式两类。
补燃式CAES需要借助燃料的补燃,以实现系统的循环运行。储能时,电机驱动压缩机将空气压缩至高压并存储在储气室中;释能时,储气室中的高压空气进入燃气轮机,在燃烧室中与燃料混合燃烧,驱动燃气轮机做功,从而带动发电机对外输出电能。 补燃式CAES由于采用燃料补燃,存在污染排放问题,同时存在对天然气等燃料的依赖。
补燃式CAES示意图
非补燃式CAES基于常规的补燃式CAES发展而来,通过采用回热技术,将储能时压缩过程中所产生的压缩热收集并存储,待系统释能时加热进入透平的高压空气 。非补燃式CAES不仅消除了对燃料的依赖,实现了有害气体零排放,同时还可以利用压缩热和透平的低温排气对外供暖和供冷,进而实现冷热电三联供,实现了能量的综合利用,系统综合效率较高。鉴于非补燃式CAES在环保、能量综合利用等方面的优势,目前已成为CAES的主流研究方向。
非补燃式CAES示意图
压缩空气储能电站效果图
金坛盐矿被誉为中国东部地区综合指标最佳的“江南第一矿” ,具有盐矿腔体深度适中、抗压强大、稳定性好的特点,用于气体存储具有安全可靠、经济实用、环境友好的优势。我国首个盐穴压缩空气储能国家示范项目落户金坛,能够进一步放大金坛盐穴资源优势,彰显国家项目示范效应,提升金坛能源产业发展水平,推动金坛区能源产业布局迈上新台阶。
据悉该项目于2017年5月27日获国家能源局批复。当月,中盐金坛公司 成立卢强院士工作站,次月成立“清华大学—中盐金坛压缩空气储能技术联合研究中心”,2017年底组建了以清华大学梅生伟教授为项目首席科学家的技术专家团队,协力推进盐穴压缩空气储能国家示范项目。2018年10月取得当地政府建设许可,目前已注册成立项目公司。
该项目将创建具有完全自主知识产权的压缩空气储能技术体系,推动储能产业自主创新水平的提升,引领智能电网向低碳、绿色的方向建设与发展,促进我国能源结构的清洁化转型,有力支撑当地电网的调峰需求,促进电力系统安全平稳运营,缓解峰谷差造成的电力供应紧张局面。同时,盐穴压缩空气储能以盐穴作为新的储能载体,不仅是消除工业盐穴地质灾害风险最有效、最经济的手段之一,也是盐行业实现结构转型发展的良机。我国拥有丰富的盐穴资源,盐穴储能未来在我国具有广阔的应用前景。该项目建成后在规模和效率上都将树立样板和典范,具有很强的示范意义。